激光以全新的姿態(tài)問世已二十余年。然而，發(fā)明激光器的歷程卻鮮為人知，至于發(fā)明者如何從事艱難曲折的探索，就更少人問津了。其實(shí)，每一項(xiàng)重大發(fā)明，都是科學(xué)家們智慧的結(jié)晶，里面包涵著他們的汗水和心血。自然，激光器的發(fā)明也不例外。
說得準(zhǔn)確些，對(duì)激光的研究，只是到了20世紀(jì)50年代末才出現(xiàn)一個(gè)嶄新階段。在此之前，人們只對(duì)無線電波和微波有較深研究?？茖W(xué)家們把無線電波波長縮短到十米以內(nèi)，使得世界性的通訊成為可能，那是30年代的事情。后來，隨著速調(diào)管和空穴磁控管的發(fā)明，科學(xué)家便對(duì)厘米波的性質(zhì)進(jìn)行研究。二次世界大戰(zhàn)中，由于射頻和光譜學(xué)的發(fā)展，輻射波和原子只間的聯(lián)系又重新被強(qiáng)調(diào)。大戰(zhàn)期間，科學(xué)家們發(fā)明并研制了雷達(dá)（戰(zhàn)爭對(duì)雷達(dá)的制造起了推動(dòng)的作用）。從技術(shù)本身來說，雷達(dá)是電磁波向超短波、微波發(fā)展的產(chǎn)物。大戰(zhàn)以后，科學(xué)家又開創(chuàng)了微波波譜學(xué)，目的是探索光譜的微波范圍并把其推廣到更短的波長。當(dāng)時(shí)，哥侖比亞大學(xué)有一個(gè)由湯斯（C.H.Townes）領(lǐng)導(dǎo)的輻射實(shí)驗(yàn)小組，他們一直從事電磁方面以及毫米輻射波的研究。1951年，湯斯提出了微波激射器（Maser全稱Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的概念。經(jīng)過幾年的努力，1954年湯斯和他的助手高頓（J. Cordon）、蔡格(H. Zeiger)發(fā)明了氨分子束微波激射器并使其正常運(yùn)行。這為以后激光器的誕生奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)時(shí)，湯斯希望微波激射器能產(chǎn)生波長為半毫米的微波，遺撼的是，激射器卻輸出波長為1。25cm的微波。微波激射器問世以后，科學(xué)家就希望能制造輸出更短波長的激射器。湯斯認(rèn)為可將微波推到紅外區(qū)附近，甚至到可見光波段。1958年，肖洛（A.L.Schawlow）與湯斯合作，率先發(fā)表了在可見光頻段工作的激射器的設(shè)計(jì)方案和理論計(jì)算。這又將激光研究推上了一個(gè)新階段。
現(xiàn)在，人們都知道，產(chǎn)生激光要具備兩個(gè)重要條件：一是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；二是諧振腔。值得注意的是，自1916年愛因斯坦提出受激輻射的概念以后，1940年前后就有人在研究氣體放電實(shí)驗(yàn)中，觀察到粒子反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。按當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)基礎(chǔ)，就具備建立某種類型的激光器的條件。但為什么沒能造出來呢？因?yàn)闆]有人，包括愛因斯坦本人沒把受激輻射，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，諧振腔聯(lián)系在一起加以考慮。因而也把激光器的發(fā)明推遲了若干年。在研究激光器的過程中，應(yīng)把引進(jìn)諧振腔的功勞歸于肖洛。肖洛長期從事光譜學(xué)研究。諧振腔的結(jié)構(gòu)，就是從法——珀干涉儀那里得到啟示的。正如肖洛自己所說：“我開始考慮光諧振器時(shí)，從兩面彼此相向鏡面的法——珀干涉儀結(jié)構(gòu)著手研究，是很自然的。”實(shí)際上，干涉儀就是一種諧振器。肖洛在貝爾電話實(shí)驗(yàn)室的七年中，積累了大量數(shù)據(jù)，于1958年提出了有關(guān)激光的設(shè)想。幾乎同時(shí)，許多實(shí)驗(yàn)室開始研究激光器的可能材料和方法，用固體作為工作物質(zhì)的激光器的研究工作始于1958年。如肖洛所述：“我完全徹底地受到灌輸，使我相信，可以在氣體中做的任何事情，在固體中同樣可以做，且在固體中做得更好些。因此，我開始探索、尋找固體激光器的材料…...”的確，不到一年，在1959年9月召開的第一次國際量子電子會(huì)議上，肖洛提出了用紅寶石作為激光的工作物質(zhì)。不久，肖洛又具體地描述了激光器的結(jié)構(gòu)：“固體微波激射器的結(jié)構(gòu)較為簡單，實(shí)質(zhì)上，它有一棒（紅寶石），它的一端可作全反射，另一端幾乎全反射，側(cè)面作光抽運(yùn)。”遺撼的是，肖洛沒有得到足夠的光能量使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，因而沒獲成功?？上驳氖?，科學(xué)家邁曼（T.H.Maiman）巧妙地利用氙燈作光抽運(yùn)，從而獲得粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。于是，1960年6月，在Rochester大學(xué)，召開了一個(gè)有關(guān)光的相干性的會(huì)議，會(huì)議上，邁曼成功地操作了一臺(tái)激光器。7月份，邁曼用紅寶石制成的激光器被公布于眾。至此，世界上第一臺(tái)激光器宣告誕生。
激光具有單色性，相干性等一系列極好的特性。從誕生那天開始，人們就預(yù)言了它的美好前景。20多年來，人們制造了輸出各種不同波長的激光器，甚至是可調(diào)激光器。大功率激光器的研制成功，又開拓了新的領(lǐng)域。1977年出現(xiàn)的自由電子激光器，機(jī)制則完全不同，它的工作物質(zhì)是具有極高能量的自由電子，人們可以期望通過這種激光器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)大功率輸出，而且覆蓋頻率范圍可向長短兩個(gè)方向發(fā)展。
1960年7月18日，毛澤東在北戴河中央工作會(huì)議上號(hào)召：“要下決心，搞尖端技術(shù)。”1963年12月16日，毛澤東在聽取國務(wù)院副總理兼國家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)主任聶榮臻匯報(bào)十年科學(xué)技術(shù)規(guī)劃時(shí)強(qiáng)調(diào)指出：“死光，要組織一批人專門去研究它。要有一小批人吃了飯不做別的事，專門研究它。沒有成績不要緊。軍事上除進(jìn)攻武器外，要注意防御問題的研究，也許我們將來在作戰(zhàn)中主要是防御。進(jìn)攻武器，比原子彈的數(shù)量我們比不贏人家。戰(zhàn)爭歷來都需要攻防兩手，筑城、挖山洞都是防嘛。”
1979年3月，鄧小平同志在中央專委會(huì)上的講話也指出，“激光我們要加點(diǎn)力，花多點(diǎn)力量。防御，打飛機(jī)、打坦克，將來主要靠它，肯定用得上。有一個(gè)華裔科學(xué)家告訴我，現(xiàn)在美國已經(jīng)試驗(yàn)成用激光打衛(wèi)星，已打下一個(gè)來。將來打坦克用激光，將來空中戰(zhàn)爭是激光時(shí)代，空間激光時(shí)代。據(jù)說成本比其他武器都低。”
現(xiàn)在，激光應(yīng)用已經(jīng)遍及光學(xué)、醫(yī)學(xué)、原子能、天文、地理、海洋等領(lǐng)域，它標(biāo)志著新技術(shù)革命的發(fā)展。誠然，如果將激光發(fā)展的歷史與電子學(xué)及航空發(fā)展的歷史相比，你不得不意識(shí)到現(xiàn)在還是激光發(fā)展的早期階段，更令人激動(dòng)的美好前景將要來到
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